[发明专利]光调制元件以及具备光调制元件的显微镜装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用液晶并控制透过该液晶的光的相位的光调制元件以及具备这样的光调制元件的显微镜装置。

背景技术

以往以来，一直在利用激光器显微镜、光拾取装置、激光器加工机等，通过将光照射到对象物来检测该对象物的形状等信息或使该对象物产生某些变化的装置。在这样的装置中，为了更加提高析像度，从光源照射并被聚光到对象物的束斑的直径越小越理想。一般地，束斑的最小直径根据衍射极限来规定，该最小直径与波长成比例。因此，从光源照射的光的波长越短，束斑的直径也能够越小。

但是，发出波长短的光的光源，例如发出紫色或紫外光的激光器，相比发出比这更长的波长例如绿色或红色光的光源，一般更昂贵。并且，一般地，在从紫色到紫外的整个波长范围内，随着波长变短，光学材料的透射率也降低。因此，对紫色或紫外光具有高透射率的光学材料的种类一直受到限制。

因此，径向偏振光受到瞩目。径向偏振光是以光轴作为中心，直线偏振光的偏振面放射状地分布的偏振光。报告了如下内容：通过物镜将径向偏振光汇聚于焦点，由此，被聚光到焦平面的光成为z偏振光（即，光的传播方向与电场方向相同的偏振光），能够使光聚焦到比根据X或Y偏振光的衍射极限而确定的束斑直径更小的光点直径，即得到超析象能力的效果。并且，还提出一种插入了将来自光源的直线偏振光转换成径向偏振光的光调制元件的显微镜（例如，参照特开2010-19630号公报以及特开2010-15877号公报）。

并且，还提出了一种通过将采用液晶的光调制元件配置于光学系统内，并将使光学系统中产生的波前像差消除的相位分布提供给通过该光调制元件的光束，来补偿波前像差的技术（例如，参照特开2005-202323号公报）。

发明内容

光调制元件有时被设计为，当直线偏振光的偏振面沿着与该入射面正交的规定的方向入射时，能够将该直线偏振光转换成径向偏振光。因此，为了得到上述那样的超析像度的效果，寻求在插入光调制元件到光照射装置时，调节光调制元件的对准，以使从光源发出的直线偏振光的偏振面在光调制元件的入射面上向着预定的方向。

并且，即使在由采用液晶的光调制元件来校正光学系统中产生的波前像差的情况下，如果直线偏振光的偏振面相对于光调制元件所具有的液晶分子的取向方向没有向着规定的方向，提供给透过了光调制元件的光束的相位分布也不会成为如所设计那样的相位分布，无法适当地校正波前像差。因此，在这种情况下，也寻求正确地对准光调制元件，以使直线偏振光的偏振面相对于光调制元件所具有的液晶分子的取向方向而向着规定的方向。

因此，本发明的目的在于，提供一种能够使入射的直线偏振光的偏振面与液晶分子的取向方向一致的光调制元件。

根据本发明的一个方面，提供一种光调制元件。该光调制元件，具有：第1液晶层，其包含沿着第1方向取向的液晶分子；第1液晶元件，其具有夹着第1液晶层地相对配置的两个第1透明电极，通过对两个第1透明电极之间外加电压，来控制透过第1液晶层的、从光源发出的具有规定的波长的直线偏振光的相位，电压是与规定的波长相应的电压；偏振片，其被配置为比第1液晶元件更靠近光源侧，具有沿着第1液晶元件的第1方向或者与第1方向正交的方向的透光轴；旋转机构，其支承第1液晶元件以及偏振片，且将第1液晶元件的光轴作为旋转轴，使第1液晶元件与偏振片作为一体地旋转。

在该光调制元件中，优选偏振片相对于旋转机构装卸自如地被支承。

另外，该光调制元件中，优选旋转机构在比第1液晶元件更靠近光源侧处具有导轨，导轨沿着与光轴正交的面，以偏振片能够在从第1位置到第2位置的范围内移动的方式保持偏振片，该第1位置是与入射到第1液晶元件的直线偏振光的光束不重叠的位置，该第2位置是光束整体通过偏振片的位置。

另外，该光调制元件中，优选第1液晶元件的两个第1透明电极的其中一个，是与以光轴为中心的同心圆状的多个环形带中的至少一个第1环形带对应的环形电极，第1液晶元件通过对环形电极与两个第1透明电极的另一个之间外加与规定的波长相应的电压，来使透过第1环形带的直线偏振光的相位相对于透过与多个环形带中的第1环形带不同的第2环形带的直线偏振光的相位发生反转。

该光调制元件优选还具有：偏振面旋转元件，其将从第1液晶元件射出的直线偏振光转换成径向偏振光。这种情况下，旋转机构支承第1液晶元件、偏振面旋转元件以及偏振片，且将光轴作为旋转轴，使第1液晶元件、偏振面旋转元件与偏振片作为一体地旋转。